Bài viết trình bày nghiên cứu, hoán cải hệ thống nhiên liệu của động cơ ô tô Corona 1986 từ kiểu chế hòa khí sang phun nhiên liệu và đánh lửa sử dụng hộp điều khiển điện tử ECU. Động cơ ô tô Corona 1986 đã được hoán cải và có thể vận hành thông thường bằng hệ thống điều khiển phun xăng – đánh lửa điện tử.
Trang 1NGHIÊN C ỨU HOÁN CẢI HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU KIỂU CHẾ HÒA KHÍ ĐỘNG CƠ Ô TÔ CORONA 1989 THÀNH KIỂU ĐIỀU
RESEARCH ON THE CONVERTION OF CARBURETOR CORONA 1989
ENGINE TO ELECTRONIC FUEL INJECTION ENGINE
Nguyễn Thành Sa, Phạm Văn Thức
Bộ môn Cơ khí ô tô, Viện Cơ khí Đại học Giao thông vận tải Thành phố Hồ Chí Minh
Tóm tắt: Bài báo trình bày nghiên cứu, hoán cải hệ thống nhiên liệu của động cơ ô tô Corona 1986
từ kiểu chế hòa khí sang phun nhiên liệu và đánh lửa sử dụng hộp điều khiển điện tử ECU Động cơ ô
tô Corona 1986 đã được hoán cải và có thể vận hành thông thường bằng hệ thống điều khiển phun xăng – đánh lửa điện tử Nghiên cứu đã trình bày một số thông số thử nghiệm về đặc tính động cơ sau hoán cải như tiêu thụ nhiên liệu, các khí thải độc hại ở chế độ không tải Số vòng quay động cơ càng cao khả năng tiết kiệm nhiên liệu càng tăng và mức tiêu thụ nhiên liệu có thể giảm đến 16.9% khi sử dụng phun xăng – đánh lửa điện tử so với loại chế hòa khí ở tốc độ không tải 2150 vòng/phút Nghiên cứu nhằm
m ục đích kéo dài thời gian khai thác cho động cơ phục vụ đào tạo kỹ thuật ô tô
T ừ khóa: Chế hòa khí; hệ thống nhiên liệu; phun xăng điện tử, đánh lửa điện tử; bộ điều khiển
điện tử, tiêu thụ nhiên liệu
Ch ỉ số phân loại: 2.1
Abstract: The paper presents researching of Corona 1986 carburater engine and swapping to
electronic fuel injection using Electronic Control Unit (ECU) The Corona 1986 engine has converted
to electronic fuel injection and it can work normally with electronic fuel injection The study introduced some tested engine performances at idling modes as fuel consumption, polution exhaust gas While engine speed increases, fuel economic will improve higher; 16.9% of fuel comsumption was found at
2150 rpm when the engine works with electronic fuel system in comparision to carburater fuel system The study was inducted for prolonged working engine life in training of automotive engineering
Keywords: Carburetor; fuel system; electronic fuel injection; electronic spark; electronic control
unit, fuel consumption
Classification number: 2.1
1 Gi ới thiệu
Cho đến hiện nay (2019) động cơ xăng sử
dụng trên các phương tiện giao thông; đặc biệt
động cơ cho ô tô du lịch đã trải qua hai giai
đoạn phát triễn vượt bậc về cải tiến công nghệ
của hệ thống cấp nhiên liệu Giai đoạn một
xảy ra từ những năm 70 và 80 của thế kỷ XX;
khi hệ thống cấp nhiên liệu kiểu chế hòa khí
được thay thế dần bằng kiểu phun nhiên liệu
trên đường ống nạp (EFI) Giai đoạn hai bắt
đầu từ năm 1996 khi tập đoàn Mitsubishi giới
thiệu động cơ xăng sử dụng hệ thống phun
nhiên liệu trực tiếp (GDI) Các động cơ xăng
ô tô kiểu hệ thống nhiên liệu EFI đang chiếm
ưu thế tuyệt đối về số lượng trên thị trường ô
tô xuất xưởng hiện nay
Năm 1966, Bosch đã ứng dụng thành
công công nghệ phun nhiên liệu trên đường
ống nạp thay thế kiểu chế hòa khí và quá trình phun nhiên liệu là liên tục bằng cơ khí [1] Tuy nhiên, do những hạn chế của công nghệ điều khiển phun nhiên liệu bằng cơ khí đã hạn chế
sự tiếp nhận công nghệ phun nhiên liệu trên động cơ ô tô tại thời điểm đó Mặc dù vậy, ý tưởng về phun nhiên liệu trên đường ống nạp
đã được đón nhận bởi nhiều nhà khoa học để cải tiến công nghệ điều khiển động cơ xăng Năm 1965, ý tưởng về phun nhiên liệu cho động cơ xăng được giới thiệu bởi Freeman [2]; tác giả đã đề cập đến khả năng về cải thiện đặc tính ô tô, hiệu suất động cơ, chỉ số Octane nhiên liệu khi động cơ trang bị hệ thống cấp nhiên liệu phun xăng so với loại sử dụng chế hòa khí Năm 1982 tại Trung tâm nghiên cứu
kỹ thuật Higashifuji (Tập đoàn ô tô Toyota), Toyoda [3] đã khẳng định rằng việc thiết kế vị
Trang 2trí kim phun, áp suất phun nhiên liệu, kết cấu
kim phun,… có ảnh hưởng đến các thông số
vận hành động cơ Động cơ EFI có thể cải
thiện được sự phân bố nhiên liệu đồng đều đến
từng xi lanh, ổn định vòng quay trục khuỷu tại
chế độ cầm chừng và sự đáp ứng trong quá
trình điều khiển tốt hơn so với chế hòa khí
Tác giả cũng đánh giá động cơ có hệ thống
nhiên liệu chế hòa khí vẫn có ưu thế riêng như
thành phần đặc tính cao (vận hành tốt ở chế độ
thiết kế và ổn định; giá thành rẻ) và sẽ tiếp tục
giữ vị trí riêng
Công nghệ phun nhiên liệu cũng được
nghiên cứu, phát triển ở động cơ xăng hai kỳ
[4] Nếu hoán cải từ chế hòa khí sang phun
nhiên liệu điện tử, động cơ hai kỳ cải thiện
suất tiêu hao nhiên liệu 25 - 40%, mức khí thải
(HC) gần với động cơ bốn kỳ trong khi công
suất động cơ không thay đổi (từ tải trung bình
đến tải lớn) Tuy nhiên tại các vị trí tải nhỏ,
không tìm thấy được sự cải thiện của khí thải
HC và suất tiêu hao nhiên liệu tăng 30% ở hệ
thống phun nhiên liệu điện tử so với kiểu chế
hòa khí
Công nghệ phun xăng điện tử tiếp tục
khẳng định ưu thế về cải thiện hiệu suất nhiệt
động cơ, giảm ô nhiễm khí xả (HC, CO) [5]
Nhờ vào việc đo các thông số vào của động cơ
từ các cảm biến và thông qua hộp điều khiển
điện tử (ECU) được lập trình sẵn; việc cung
cấp nhiên liệu đến xi lanh chính xác giúp quá
trình cháy hiệu quả và tiết kiệm nhiên liệu
Động cơ phun nhiên liệu điện tử cải thiện 7 -
18% về hiệu suất nhiên liệu so với kiểu chế
hòa khí ở động cơ mô tô 125 cm3[6]
Ở Việt Nam, ý tưởng về cải tiến hệ thống
cấp nhiên liệu kiểu chế hòa khí sang phun
nhiên liệu điện tử nhằm mục đích tiết kiệm
nhiên liệu động cơ Năm 1999, kỹ sư Nguyễn
Tấn Lộc và nhóm cộng sự đã nghiên cứu khả
năng hoán cải hệ thống nhiên liệu động cơ
xăng từ chế hòa khí sang phun xăng điện tử
[7] Tác giả khẳng định rằng, từ động cơ có
sẵn đang sử dụng chế hòa khí hoàn toàn có thể
hoán cải sang phun nhiên liệu và đánh lửa điện
tử Năm 2005, Ths Nguyễn Quốc Đạt đã
nghiên cứu thành công chuyển đổi động cơ ô
tô Jeep sang phun xăng điện tử [8] Tác giả đã
giữ lại các kết cấu ban đầu động cơ và hoán
cải phù hợp để bố trí các chi tiết điện tử phục
vụ điều khiển phun xăng Tuy nhiên nghiên
cứu chỉ đề cập đến sự vận hành bình thường của động cơ sau hoán cải ở các dãy tốc độ khác nhau; các thông số như động học ô tô, đặc tính động cơ,… chưa được đánh giá
Bên cạnh dòng xe Jeep, dòng xe UAZ do Nga sản xuất cũng đang sử dụng nhiều trong các đơn vị quân đội Hiện nay, loại động cơ này không còn được sản xuất do không đáp ứng được các yêu cầu mang tính toàn cầu là ô nhiễm môi trường, tiết kiệm nhiên liệu Năm
2017 tại trường Đại học Trần Đại Nghĩa, nhóm tác giả đã nghiên cứu cải tiến hệ thống đánh lửa và hệ thống nhiên liệu chế hòa khí trên động cơ xe UAZ thành hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử điều khiển bằng ECU [9] Sau khi cải tiến, động cơ UAZ đạt được các tiêu chí: Hoạt động êm dịu, khả năng gia
tốc tốt hơn, tiêu hao nhiên liệu giảm khoảng 3,2 lít/100 km, hạn chế tối đa lượng khí thải Nghiên cứu đang tiếp tục triển khai lắp trên xe UAZ để đo kiểm, đánh giá tính động lực học,
độ tin cậy, mức độ ô nhiễm môi trường, mức tiêu hao nhiên liệu trên các loại đường thử nghiệm khác nhau…
Xu hướng phát triển của EFI nói riêng và
tự động điều khiển điện tử các hệ thống trên ô
tô nói chung là tất yếu nhằm mở rộng được khả năng điều khiển ở tất cả các chế độ làm việc của động cơ với độ chính xác cao, tiết
kiệm nhiên liệu, nâng cao tính kinh tế, tiện lợi trong sử dụng, giảm ô nhiễm môi trường Do
đó việc nghiên cứu, hoán cải hệ thống cấp nhiên liệu chế hòa khí sang EFI dựa trên các linh kiện rẻ và có sẵn giúp kéo dài thời gian khai thác, góp phần bảo vệ môi trường
2 Nghiên c ứu, hoán cải động cơ Corona ch ế hòa khí sang phun xăng – đánh
l ửa điện tử
Theo thông tư số 21/2010/TT-BGTVT thì các ô tô chở người dưới chín chỗ không áp dụng niên hạn sử dụng tại Việt Nam Theo đó, các ô tô con năm chỗ sau khi qua đăng kiểm
vẫn được tham gia giao thông Tuy nhiên sau thời gian dài khai thác, một số hệ thống xuống cấp hoặc không còn phù hợp với tốc độ phát triển công nghệ ô tô hiện nay làm cho việc khai thác và vận hành không còn được hiệu quả, kinh tế
Trang 3Năm 2006, Khoa Cơ khí được Trường
Đại học Giao thông Vận tải Thành phố Hồ Chí
Minh giao nhiệm vụ khai thác, sử dụng ô tô
con Toyota Corona đời 1989 Trải qua nhiều
năm khai thác, vận hành; hệ thống nhiên liệu
kiểu CHK ô tô Corona đã xuống cấp và phát
sinh nhiều vấn đề tiềm ẩn về an toàn cháy nổ
Do đó, nghiên cứu này hoán cải hệ thống
nhiên liệu đang có của ô tô Corona thành EFI
giúp kéo dài thời gian khai thác ô tô nhằm
phục vụ hiệu quả hơn công tác đào tạo kỹ thuật
sinh viên chuyên ngành Cơ khí ô tô
2.1 Nghiên c ứu – hoán cải
Động cơ ô tô Corona 1989
Hình 1 Khoang động cơ ô tô Corona
Hình 1 minh họa bố trí của động cơ trang
bị trên ô tô Corona, dung tích xi lanh 1,6l
(1587cc) và có nhiều biến thể của thiết kế khác
nhau, nhằm mục đích trang bị trên các ô tô
khác nhau như: Carina II (1986 - 1992),
Corolla (1987 - 2001), Corona (1986 - 1992)
và Sprinter (1989 - 1992)
B ảng 1 Thông số động cơ ô tô Corona 1986
Nhà ch ế tạo Toyota (1986 – 1992)
Dung tích xylanh [cm 3 ] 1587
Đường kính xylanh [mm] 81
Hành trình piston [mm] 77
Công suất [KW/rpm] 52/4800
Ki ểu hệ thống phối khí DOHC, d ẫn động bằng
đai, 16 xupap Nhiên li ệu Xăng, chế hòa khí
H ệ thống nhiên liệu động cơ Corona
Hệ thống nhiên liệu động cơ có chức năng
cung cấp một tỉ lệ hòa khí chính xác ở những
trạng thái hoạt động khác nhau Trên ô tô, hệ thống cung cấp nhiên liệu cần có yêu cầu đảm
bảo các chế độ vận hành khác nhau nhằm đảm
bảo tính động học ô tô và tính tiện nghi trong điều khiển
Hình 2 H ệ thống nhiên liệu ô tô Corona
Bình ch ứa nhiên liệu: Bình chứa nhiên
liệu được làm từ các tấm thép mỏng được đặt
ở phía sau xe để chống sự rò rỉ của xăng trong
trường hợp xảy ra va chạm
L ọc nhiên liệu: Lọc nhiên liệu được bố trí
trên ống dẫn nhiên liệu, giữa bình chứa và bơm nhiên liệu; thông thường được bố trí trong khoang động cơ để dễ dàng cho bảo dưỡng, sửa chữa
Hình 3 L ọc nhiên liệu động cơ ô tô Corona
Bơm nhiên liệu: Hình 4 minh họa kết cấu
bơm nhiên liệu động cơ ô tô Corona loại có đường hồi Bơm nhiên liệu loại cơ khí, kiểu màng được dẫn động bởi trục cam
Hình 4 Bơm nhiên liệu kiểu màng ô tô Corona
Trang 4B ộ chế hòa khí động cơ Corona: Bộ chế
hòa khí có hai họng hút xuống, không khí và
nhiên liệu được hòa trộn trong họng một (hệ
thống sơ cấp) khi xe di chuyển với các tốc độ
thấp; khi ô tô chuyển động với tốc độ trung
bình và cao, hòa khí được trộn trong cả hai
họng (hệ thống sơ cấp và thứ cấp)
Hình 5 B ộ chế hòa khí hai họng động cơ Corona
Trong bộ chế hòa khí động cơ ô tô nói
chung và ô tô Corona nói riêng, mạch nhiên
liệu chính cung cấp nhiên liệu chính khi động
cơ vận hành Ngoài ra, bộ chế hòa khí còn
được bố trí thêm các mạch nhiên liệu khác
như: mạch nhiên liệu hỗ trợ khởi động, mạch
vận hành không tải, mạch nhiên liệu tăng tốc,
mạch bù công suất máy lạnh và các cơ cấu bổ
sung khác như [10]: cơ cấu hạn chế số vòng
quay động cơ, cơ cấu điều khiển bướm
ga,…Việc bố trí nhiều hệ thống, cơ cấu hỗ trợ
trong bộ chế hòa khí giúp ô tô đáp ứng yêu cầu
vận hành ở các chế độ khác nhau nhưng làm
phức tạp trong bộ chế hòa khí và khó khăn
trong bảo dưỡng, sửa chữa Đặc biệt đối với
các ô tô có niên hạn sử dụng lớn và hệ thống
nhiên liệu đã xuống cấp từ sự hao mòn của các
chi tiết trong bộ chế hòa khí theo thời gian,
tính kinh tế nhiên liệu của động cơ ô tô sẽ
giảm, tăng mức độ phát thải khí thải độc hại
và an toàn trong vận hành, sử dụng
Hoán c ải hệ thống nhiên liệu Corona
Trong động cơ xăng, hệ thống nhiên liệu
có công dụng chính là cung cấp hỗn hợp hòa
khí phù hợp với từng chế độ vận hành của
động cơ [11] Trong khi đó, hệ thống đánh lửa
đảm bảo góc đánh lửa sớm tối ưu theo các chế
độ vận hành Do đặc trưng của động cơ bố trí
trên ô tô, phạm vi thay đổi tải của động cơ lớn
và liên tục Vì vậy, hệ thống nhiên liệu phải
đảm bảo tính năng động lực học của ô tô tốt,
đặc biệt trên các ô tô cỡ nhỏ Hệ thống nhiên
liệu động cơ đốt trong đã có nhiều cải tiến và phát triển so với loại hệ thống nhiên liệu – đánh lửa sơ khai [12]
Việc lựa chọn hệ thống nhiên liệu kiểu phun xăng – đánh lửa cho động cơ ô tô Corona
vừa dựa trên các yếu tố về công nghệ, tính thích hợp động lực học ô tô cơ sở cũng như giá thành thiết bị hóa cải
Công nghệ: Trong quá trình hoán cải hệ
thống nhiên liệu – đánh lửa động cơ Corona;
nếu hệ thống phun xăng – đánh lửa được chọn càng hiện đại (vừa được sản xuất và trang bị trên ô tô) thì việc điều khiển phun xăng – đánh
lửa càng tối ưu và tiết kiệm nhiên liệu
Động lực học ô tô: Để đảm bảo tương
đồng về công suất đầu ra nhằm đảm bảo đặc tính động lực học ô tô thay đổi không đáng kể
và đảm bảo quá trình phun nhiên liệu (được điều khiển bởi hộp điện tử ECU) chính xác theo tỉ lệ không khí thì hệ thống điều khiển phun xăng – đánh lửa sử dụng cho hoán cải từ động cơ khác cần có công suất và thể tích làm việc gần giống như của động cơ trên ô tô
Corona
Giá thành: Toyota với các chính sách về
phụ tùng thay thế, hỗ trợ đào tạo nhận lực và
cơ sở vật chất, được đánh giá rất tốt Việc sử dụng phụ tùng Toyota từ các nguồn khác nhau được đánh giá là có giá thành chấp nhận và
phổ biến so với các hãng ô tô khác Hơn nữa,
ô tô Corona do Toyota chế tạo, việc sử dụng các thiết bị của Toyota trong hoán cải có ưu
thế về tính tương đồng trong vận hành
Trong các hệ thống phun xăng điện tử của Toyota, hệ thống phun xăng trang bị trên động
cơ ô tô Corolla (1991 - 2001) cho thấy sự phù hợp ở các tiêu chí nêu trên Ô tô Corolla (1991
- 2001) được sử dụng nhiều tại Việt Nam và trên thế giới với hệ thống nhiên liệu phun xăng – đánh lửa điện tử được đánh giá là dễ sửa
chữa và tiết kiệm nhiên liệu Ngoài ra các thông số đặc tính động cơ cũng có sự tương đồng so với động cơ trên ô tô cơ sơ Corona
Sơ đồ điều khiển phun xăng – đánh lửa động
cơ 4A Corolla được sử dụng cho hoán cải trên động cơ Corona như minh họa hình 6:
(1) Cảm biến đo lượng khí nạp được sử dụng là loại đo áp suất tuyệt đối đường ống
Trang 5nạp Nhờ vào cảm biến này tín hiệu áp suất
tuyệt đối trên đường ống nạp được chuyển đổi
sang dạng điện áp để gửi về hộp ECU Dựa
trên phương trình trạng thái và nhiệt độ không
khí nạp, khối lượng khí nạp được xác định;
nhằm mục đích chính cho sự xác định lượng
nhiên liệu phun
(2) Cảm biến vị trí piston được sử dụng là
loại điện từ; các xung điện áp gửi đến ECU có
tần số tăng dần theo tốc độ quay của động cơ;
từ đó làm cơ sở chính cho việc xác định thời
điểm đánh lửa và thời điểm phun nhiên liệu
(3) Cảm biến tốc độ quay động cơ có
nguyên lý tương tự cảm biến vị trí piston; các
xung điện áp gửi đến ECU làm cơ sở cho xác
định góc đánh lửa sớm và lượng nhiên liệu
(4) Cảm biến nhiệt độ khí nạp: Tín hiệu
nhiệt độ của không khí nạp được chuyển đổi
tương ứng theo điện trở và thông qua mạch
điện một tín hiệu điện áp tương ứng được gửi
về ECU nhằm hiệu chỉnh nhiên liệu theo mật
độ không khí
(5) Cảm biến vị trí bướm ga là loại biến
trở có sự thay đổi điện trở theo độ xoay của
trục cánh bướm qua Tín hiệu thay đổi góc mở
cánh bướm ga thông qua mạch điện được
chuyển đổi sang tín hiệu điện áp tương ứng và
gửi về ECU; đây là cơ sở chính cho việc xác
định tải, hiệu chỉnh cầm chừng, gia tốc ô tô
(6) Cảm biến nhiệt độ động cơ: Loại điện
trở nhiệt được đặt tiếp xúc nước làm mát để
gửi tín hiệu điện áp tương ứng nhiệt độ về
ECU; là cơ sở cho việc hiệu chỉnh phun xăng
– đánh lửa lúc động cơ nguội và quá nhiệt
(7) Tín hiệu điều hòa không khí: Dạng
tiếp điểm để ECU nhận biết tải tăng thêm của
hệ thống điều hòa và thực hiện điều khiển bù
tải
(8) ECU được bố trí trong khoang hành
khách, gần cửa điều hòa nhằm giúp tản nhiệt
tốt, có tích hợp thêm chức năng dự phòng và
chẩn đoán
(9) Điều khiển bơm nhiên liệu: Bơm điện
một chiều do ECU điều khiển; áp lực nhiên
liệu được tạo ra ổn định tại đầu các kim phun
(10) Điều khiển kim phun nhiên liệu:
Thời gian làm việc của kim phun trong một
chu kỳ (do ECU điều khiển) quyết định lượng nhiên liệu phun trong từng chu kỳ động cơ (11) Điều khiển đánh lửa: Do ECU điều khiển tín hiệu điện đến IC đánh lửa và từ đó ngắt dòng sơ cấp, tạo điện áp thứ cấp tại bugi Thời điểm đánh lửa phụ thuộc vào tốc độ động
cơ, lượng khí nạp, tải, nhiệt độ động cơ,… (12) Điều khiển cầm chừng và bù tải: Tùy thuộc vào điều kiện động cơ và điều kiện vận hành, ECU sẽ điều khiển một van thêm không khí và kết hợp tăng thời gian phun nhiên liệu
để tăng công suất ra nhằm đáp ứng tăng tải (13) Chức năng dự phòng và chẩn đoán: ECU của động cơ ô tô có tích hợp thêm chức năng cảnh báo hư hỏng và sử dụng tín hiệu định sẳn khi tín hiệu từ các cảm biến nằm ngoài ngưỡng của nhà chế tạo
Hình 6 Sơ đồ điều khiển phun xăng-đánh lửa cho động cơ Corona hoán cải
Trong hệ thống nhiên liệu EFI, bơm điện được đặt trong thùng chứa nhằm tạo ra một áp
suất nhiên liệu nhất định trên đường ống theo thiết kế của nhà chế tạo, lượng nhiên liệu phun vào từng xi lanh cho một chu trình được quyết định bởi thời gian làm việc của kim phun do ECU điều khiển (theo độ rộng xung điều khiển kim phun) Ngoài bố trí thêm các thiết bị điện
và điện tử, việc hoán cải động cơ còn có thể tác động đến việc chỉnh sửa hoặc thay thế ở
Trang 6một số chi tiết cơ khí của cơ cấu phối khí,
piston, đường ống nạp,…
Hình 7 Khác biệt trong hệ thống nhiện liệu-đánh lửa
trước và sau hoán cải
Hình 8 Độ rộng xung điều khiển kim phun
Hình 9 Bề mặt phía trên động cơ sau hoán cải
2.2 K ết quả hoán cải
Trong nội dung bài báo này, động cơ
Corona sau khi hoán cải hệ thống nhiên liệu –
đánh lửa điện tử được vận hành sau khoảng
thời gian nhất định để kiểm tra sự làm việc ổn định của động cơ
2.2.1 Tiêu hao nhiên li ệu sau hoán cải
Trong phần này, tiêu hao nhiên liệu trước
và sau khi hoán cải tại các vòng quay động cơ không tải khác nhau được so sánh Lượng nhiên liệu tiêu hao trong thử nghiệm được xác định bằng phương pháp thử nghiệm kiểu gia tốc tự do
Lượng nhiên liệu tiêu thụ = m2 m1
t
−
Trong đó:
m 1: Khối lượng nhiên liệu trong bình
chứa tại thời điểm bắt đầu đo (g);
m 2: Khối lượng nhiên liệu trong bình
chứa tại thời điểm kết thúc đo (g);
t: Thời gian đo (h);
Hình 10 Tiêu hao nhiên liệu động cơ trước và sau
hoán cải ở chế độ không tải
Thay thế hệ thống nhiên liệu đến phun xăng điện tử giúp giảm lượng nhiên liệu tiêu hao trong quá trình động cơ vận hành Từ hình
10 cũng minh chứng rằng mức độ tiết kiệm nhiên liệu cũng tăng dần khi tăng số vòng quay động cơ Tại 2150 vòng/phút tốc động
cơ, tiêu hao nhiên liệu giảm 16.9% ở kiểu phun xăng so với kiểu chế hòa khí khi thử nghiệm không tải Nguyên nhân chính của sự tiết kiệm nhiên liệu này có thể bởi hai yếu tố:
- Động cơ phun xăng có hệ thống nạp tốt hơn và hiện tượng tổn thất khí nạp giảm đáng
kể so với động cơ chế hòa khí, đặc biệt ở tốc
độ động cơ cao; từ đó làm quá trình hình thành hỗn hợp tốt hơn
- Động cơ trước hoán cải sử dụng bộ chế hòa khí có hệ thống nhiên liệu đã xuống cấp
0 500 1000 1500 2000 2500
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400
Tốc độ động cơ [vòng/phút]
Chế hòa khí Phun xăng điện tử
Trang 7sau thời gian dài khai thác làm mức tiêu hao
nhiên liệu tăng
2.2.2 M ức phát thải ô nhiễm khí xả
Động cơ đốt trong vẫn là nguồn động lực
chính trong các phương tiện giao thông hiện
nay và là một trong các nguồn chính phát thải
khí thải độc hại đến môi trường Việc quản lý
và kiểm soát khí thải độc hại bởi các phương
tiện giao thông đã được thực hiện từ rất lâu bởi
nhiều cơ quan, tổ chức như: EURO, TIER,
JASO,…
Bảng 2 minh họa mức phát thải của một
số khí thải trên ô tô Corona có động cơ phun
xăng điện tử khi thực hiện kiểm định dựa trên
thiết bị đo MDO 2 LON do hãng MAHA
(Đức) cung cấp
Bảng 2 Một số khí thải độc hại động cơ ô tô
Corona khi kiểm định
850 rpm 11.4% 76ppm 0.23%
Mức phát thải một số khí thải động hại
của động cơ ban đầu và từ đó ảnh hưởng đến
đặc tính ô tô Trong mục đích nghiên cứu
nhằm kéo dài thời gian khai thác vì bộ CHK
đã xuống cấp Vì vậy, nội dung của bài báo
này chỉ đề cập thử nghiệm tiêu hao nhiên liệu
ở chế độ không tải tại vòng quay thấp và trung
bình Động cơ ô tô vận hành ở dãy tốc độ rộng
và tải thay đổi lớn Do đó, việc thử nghiệm
tiêu hao nhiên liệu có thể mở rộng hơn ở dãy
tốc độ trung bình và cao tốc Đồng thời thử
nghiệm cũng có thể mở rộng hơn nữa tại các
chế độ tải khác nhau trên các bệ thử động cơ
chuyên dụng
Ngoài ra, do có khả năng ảnh hưởng đến đặc
tính ô tô, thử nghiệm có thể mở rộng đến đặc
tính động học với các thử nghiệm trên đường
thử Từ đó có các đánh giá bao quát và cụ thể
Nghiên cứu hoán cải hệ thống nhiên liệu
động cơ ô tô Corona thành phun xăng – đánh
lửa điện tử nhằm mục đích kéo dài sử dụng,
đào tạo sinh viên chuyên ngành ô tô và giảm
chi phí đầu tư cơ sở vật chất Việc ứng dụng
cho các ô tô có động cơ CHK hiện nay cần cân
nhắc của nhiều yếu tố: Giá thành hoán cải, chi
phí thực nghiệm, thời gian khai thác,…
3 K ết luận
Sau khi nghiện cứu và thực hiện ô tô Corona 1989 với động cơ CHK đã được hoán
cải hoàn toàn thành loại phun xăng – đánh lửa điện tử Ô tô hiện nay đang phục vụ cho công tác đào tạo kỹ thuật sinh viên, do đặc điểm về
kết cấu đã giảm các rủi ro về an toàn ở hệ
thống nhiên liệu Sau khi hoán cải, động cơ đã đạt được một số cải tiến như:
- Động cơ hoán cải, vận hành tốt ở chế độ không tải, mức tiêu hao nhiên liệu giảm so với
kiểu chế hòa khí
- Mức độ phát thải của động cơ sau hoán
cải có các khí thải CO, CO2, HC đạt tiêu chuẩn lưu hành
Việc hoán cải là nhằm phục vụ đào tạo, nghiên cứu có thể mở rộng sâu hơn ở các thông số thử nghiệm, thời gian thử nghiệm, chi phí hoán cải,…
Tài li ệu tham khảo
[ 1] Bosch Gasoline Fuel - Injection System K-Jetronic Robert Bosch GmbH, Stuttgart, 2000
[2] Free man J và Stahman R Vehicle performance and Exhaust Emission, Carburesion vesus Timed Fuel
Injection SAE Technical Paper 650863,
1965-02-01
[3] Toyoda T., Inoue T và Aoki K Single Point
Electronic Injection System SAE Technical
Paper 820902, 1982-02-01
[4] Sato, T và Nakayama, M Gasoline Direct Injection for a Loop-Scavenged Two-Stroke Cycle
Engine," SAE Technical Paper 871690,
1987-09-01
[5] Karle, U., Kumar, A và Marathe, M Development
of Electronic Carburetor for 4-Stroke
Two-Wheeler Vehicles SAE Technical Paper,
2003-01-18
[6] Schuerg, F., Prashanth, A., Raatz, T., C, D et al Experimental and Numerical Comparison of Fuel Economy for 125cc Motorcycles with Carburetor
or Electronic Port Fuel Injection Based on
Different Drive Cycles SAE Technical Paper,
2012-10-23
[7] Nguyễn Tấn Lộc (1999), Thay thế bộ chế hòa khí
b ằng phun xăng điện tử sử dụng trên động cơ xăng, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ
Chí Minh
[8] Nguyễn Quốc Đạt (2005), Nghiên cứu chuyển đổi
động cơ Jeep sang phun xăng điện tử, Đại học Sư
phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Trang 8[9] Nguy ễn Chí Thanh, Trương Hùng và cộng sự
(2015), Nghiên c ứu cải tiến hệ thống đánh lửa tiếp
điểm, hệ thống đánh lửa bán dẫn và hệ thống
nhiên li ệu chế hòa khí trên động cơ xe UAZ thành
h ệ thống phun xăng đánh lửa điện tử điều khiển
b ằng ECU, Đại học Trần Đại Nghĩa
[10] Nguyễn Tấn Quốc (2005), Giáo trình Nguyên lý
động cơ đốt trong, Đại học Sư phạm Kỹ thuật
Thành ph ố Hồ Chí Minh
[11] Nguyễn Tất Tiến (2003), Nguyên lý động cơ đốt
trong, NXB Giáo dục
[12] Đỗ Văn Dũng (2013), Điện động cơ và điều khiển
động cơ, NXB Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí
Minh
Ngày nhận bài: 5/7/2019 Ngày chuy ển phản biện: 10/7/2019 Ngày hoàn thành sửa bài: 31/7/2019 Ngày ch ấp nhận đăng: 7/8/2019